Ef þú lítur á rúm-tíma, þá er heimurinn í kringum þig þrívíður – eða jafnvel fjórvíður. Þrátt fyrir það eru tvívíddar nálganir oft notaðar í verkfræðilegri greiningu til að spara í líkanagerð og útreikningum.

Hugmyndin um planspennu og álag er eitthvað sem þú heyrir allan tímann í Finite Element Analysis og solid aflfræði almennt, en hvað þýðir það?

Helsti munurinn á planspennu og planspennu er sá að, eins og hún er gerð stærðfræðilega, getur planspenna ekki verið til í raunveruleikanum, en planspenna getur verið til í raunveruleikanum.

Álagsvandamál flugvéla hunsa breytileika í streitu yfir þykktina. Í meginatriðum er planspenna stærðfræðileg nálgun, en planspenna er raunverulegt ástand í íhlutum.

Þar að auki er planspennuaðferðin notuð fyrir mjög þunna hluti. Í þessu tilviki er gert ráð fyrir að spennan í stefnu utan plans sé núll. Streita er aðeins til staðar innan plansins.

Aftur á móti er planþynningaraðferðin notuð fyrir þykka hluti. Það gerir ráð fyrir að allt álag í stefnu út fyrir planið sé jafnt og núlli og sé aðeins til innan plansins.

Við skulum ræða þessi hugtök í smáatriðum.

Plane streitugreining er óaðskiljanlegur hluti af FEA.

Hvað er átt við með streitu og álagi?

Álag og álag eru tvö hugtök sem notuð eru í eðlisfræði til að lýsa kröftum sem valda því að hlutir afmyndast. AÁlag efnis er krafturinn sem verkar á flatarmálseiningu þess. Átakið sem líkami beitir undir álagi er þekkt sem álag.

Aflögun hlutar á sér stað þegar aflögunarkraftinum er beitt. Andstæður kraftur verður til inni í hlutnum til að koma honum í upprunalega lögun og stærð. Stærð og stefna endurreisnarkraftsins mun vera jöfn og beitt aflögunarkrafti. Streita er mæling á þessum endurheimtarkrafti á hverja flatarmálseiningu.

Hugtakið álag vísar til aflögunar líkama af völdum streitu . Þegar jafnvægi líkami verður fyrir álagi verður álag. Hlutur getur minnkað eða lengdist vegna álags hans. Sem brotabreyting er hægt að skilgreina álag sem aukningu á rúmmáli, lengd eða rúmfræði. Þar af leiðandi hefur það enga vídd.

Þú getur greint planálag fyrir ýmsar tvívíðar mannvirki.

Hvað er planspenna?

Plötuspenna er skilgreint sem álagsástand þar sem engin eðlileg spenna, 0, er beitt og engum skurðspennum, Oyz og Orz, beitt hornrétt á x-y planið.

Planálag á sér stað þegar allir streituþættir sem ekki eru núll liggja í einu plani (þ.e. tvíása streituástand). Plasthlutar með þunna veggi þjást oft af þessu streituástandi, þar sem σ3 <<< σ1, σ2. Aðeins örlítið brot af streitu sem verkar samsíða yfirborðinu myndast í þykktinniátt.

Hvað er plane Strain?

Plane strain er líkamleg aflögun líkama sem á sér stað þegar efnið færist í átt samhliða plani. Málmar eru viðkvæmir fyrir streitutæringu þegar álag á plani á sér stað.

Hugtakið "plane-strain" vísar til þess að tog getur aðeins átt sér stað í plani, sem þýðir að engin út-af plan tognun á sér stað. mun eiga sér stað. Í þessu tilviki kemur mörkaskilyrðið í veg fyrir hreyfingu í stefnu út fyrir planið. Álag utan flugvélar er ekki til staðar vegna þess að hreyfingin er takmörkuð. Þess í stað, vegna festu í hreyfingum, mun streita myndast.

Mismunur á álagi og álagi á plani

Álag og álag á flugvél eru innbyrðis tengd þar sem streita er jöfn álagi sem myndast. Samt sem áður er töluverður munur á þeim.

Þegar planspenna er beitt getur tognun komið fram í þykkt frumefnisins. Þannig verður frumefnið þynnra þegar það er strekkt og það verður þykkara þegar það er þjappað saman.

Á hinn bóginn, við álag á plani, geta aflögun (þykkt) ekki átt sér stað vegna aflögunar eru að fullu fastar. Þannig myndast streita í stefnu utan plans á meðan platan tekur á sig streitu innan plans.

Fyrir utan þetta hafa báðar þessar greiningar nokkuð mismunandi notkun.

Plássálag er almennt viðeigandi til að greina þætti með tiltölulega takmarkaða dýpt út fyrir flugvélar, svo sem kassaeða þungir strokkar. Það er venjulega aðeins hægt að framkvæma þessa greiningu með því að nota burðarvirki eða almennan FE hugbúnað, ekki jarðtæknilega greiningarhugbúnað.

Aftur á móti er hægt að nota flugvélaþynningu til að greina þversnið frumefna með næstum óendanlega dýpt út. af plani eða línulegum mannvirkjum, venjulega þeim sem eru með stöðugt þversnið, með lengdir sem geta talist nánast óendanlegar miðað við þversniðsstærð þeirra og sem hafa hverfandi lengdarbreytingar undir álagi.

Hér er samanburðartafla. á milli flugálags og álags fyrir þig:

Planspenna VS tognun.

Hér er lítið myndband sem útskýrir hugtökin planspenna og planspennu.

Plane stress and planeálagi.

Hvar kemur plane stress fram?

Álagsskilyrði flugvélarinnar eiga sér stað aðallega í tvívídd. Ef þú lítur á plötu sem frumefni sem streita er beitt á, mun það líklegast virka á yfirborðið.

Er planspenna tvívídd eða þrívídd?

Plane stress er alltaf tvívítt ástand þar sem þú gerir nú þegar ráð fyrir gildi streitu í einhverja eina átt sem núll.

Hvað er Plane Stress Maximum?

Það eru tvö gildi fyrir planspennu sem eru:

• Hámark í planspennu jafngildir 6,3 ksi
• Hámarksút- álag á plani er um það bil 10,2 ksi

Samkvæmt þessum gildum er planspenna út úr planinu meira en streita innan plans.

Þú getur notað FEA til að greina streitu og álag fyrir mismunandi hluti.

Til hvers eru streitubreytingar notaðar?

Álagsbreyting er almennt notuð til að ákvarða streitu á frumefni sem er öðruvísi stillt.

Þegar hlutur er settur einhvers staðar upplifir hann streitu frá ýmsum ytri þáttum vegna virkni margra krafta. Verðmæti þessarar streitu er mismunandi eftir hlutnum og mismunandi sviðum streitustyrks. Hins vegar er þetta álag háð viðmiðunarramma þess hlutar.

Með því að nota streitubreytingargreiningaraðferðir geturðu auðveldlega mælt álagið sem er beitt á tiltekinn líkama.

Final Takeaway

• Streita og álag eru bæði fyrirbæri sem þú rannsakar og heyrir ef þú tengist sviði fastafræði. Sérhver hlutur, annað hvort tvívíður eða þrívíður, upplifir þessa tvo krafta. Þeir eru báðir tengdir innbyrðis.
• Hugtakið planspenna er aðeins nálgun sem byggir á stærðfræði, á meðan flugvélaspennan fer út líkamlega hvað varðar íhluti þess.
• Þú getur notað planspennugreiningu fyrir þunnur hlutur með takmarkaða dýpt, ólíkt planstrain, sem greinir hluti af óendanlega dýpt.
• In-plane stress, stress meðfram einum íhlut er alltaf núll. Á hinn bóginn gerir planþynningin ráð fyrir að álagið í eina átt sé núll.
• Planspenna veldur aflögun utan plans, á meðan plansspenna leyfir engar aflögun utan plans.

Tengdar greinar

2 Pi r & Pi r Squared: Hver er munurinn?

Hver er munurinn á vektorum og tensorum? (Útskýrt)

Hver er munurinn á hornréttum, eðlilegum og hornréttum þegar verið er að fást við vektora? (Útskýrt)